手扶果园中耕机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 本次毕业设计是完成 手扶果园中耕机的 设计。采用落料拉深、 胀形整形、 冲孔 挤边工艺。设计中分析了 旋转中耕机的构造及工作过程 、中耕机运动分析、中耕机总体设计、传动系统设计、离合器、旋耕刀轴总成、消除传动箱下部漏耕的机构，并绘制了 e 零件图和装配图，同时绘制了 件图和装配图。 关键词 ： 手扶 ； 果园 ； 旋转中耕机 ； e 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 is to in of of of of e AD e 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 摘 要 . 0 . 1 1 引言 . 4 2 旋转中耕机的构造及工作过程 . 5 旋转中耕机的类型与一般构造 . 5 旋转中耕机的工作过程 . 5 旋转中耕机的主要工作部件 . 6 3 旋转中耕机运动分析 . 7 旋耕刀运动方程 . 7 耕作深度 . 8 4 中耕机总体设计 . 9 类型与动力机的选择 . 9 耕幅 . 9 前进速度与刀轴转速 . 9 5 传动系统设计 . 11 使用条件分析 . 11 选择蜗杆、涡轮的材料和热处理方式 . 12 确定传动参数 . 12 确定作用在蜗轮上的转矩 . 12 确定使用系数 . 12 确定材料系数 . 12 确定接触系数 . 13 确定许用接触应力 . 13 计算中心距 . 13 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 13 蜗杆 . 13 蜗轮 . 14 . 14 6 自动接合式离合 器 . 16 离合器的功能 . 16 离心式离合器 . 16 自动接合式离合器构成 . 16 7 旋耕刀轴总成 . 16 刀轴总成 . 16 旋耕刀的排列 . 17 8 消除传动箱下部漏耕的机构 . 18 参考文献 . 20 致谢 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1 引言 中耕作业 是我国农业精耕细作的重要环节之一。 在 果树 生长期间创造有利的条件是保证高产、稳产不可缺少的有效措施。 果园 中耕作业主要包括 :松土、表土破板结、间苗、除草、追肥及行间开沟培土等。中耕作业用工量多、时间长、劳动强度大， 果园中耕作业 占总用工量的 比例很大 。 果园 采用机械中耕，不仅是为了提高劳动生产率，还在于达到增产、增收的目的。 果园 的深中耕、培土、追肥等项中耕作业，由人、畜力进行往 往因无法达到作业质量好、管理及时的要求而影响产量。因此，中耕 机的研究，是发展高产高效农业生产的需要。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2 旋转 中耕机的 构造及工作过程 旋转中耕机的类型与一般构造 旋耕机按旋耕刀轴的位置可分为横轴式（卧式）、立轴式（立式）和斜轴式；按与拖拉机的连接方式可分牵引式、悬挂式和直接连结式；按刀轴传动方式可分为中间传动式和侧边传动式。侧边传动式又分为侧边齿轮传动和侧边链传动两种形式。 图 1 总体结构三维图 旋耕机主要由机架、传动系统、旋转刀轴、刀片、耕深调节装置、罩壳等组成。旋耕刀轴由无缝钢管制成，轴的两端焊有轴头，用来和左右支臂销连。轴上焊有刀座或刀盘，刀座按螺线排列焊在刀轴上供安装刀片；刀盘周边有间距相等的孔位，便于根据农业技术要求安装刀片。机架是由中央齿轮箱、左右 主梁、侧边传动箱和侧板等组成。侧边传动箱多配置在左侧，因为旋耕机一般在拖拉机上为偏向右侧悬挂，这样两边重量较均衡。传动系统是由拖拉机动力输出轴传来的动力经万向节传给中间齿轮箱，再经侧边传动箱驱动刀轴回转，也有直接由中间齿轮箱驱动刀轴回转的。目前，我国旋耕机系列采用齿轮一链轮和全齿轮传动两种方式。悬挂架同悬挂犁上的相似。除此之外，还配有挡泥罩和平土板，用来防止泥土飞溅和进一步碎土，也可保护机务人员的安全，改善劳动条件。 旋转中耕机的工作过程 动力经汽油机输出后传至离合器，离合器在高速运转时将动力 传至 中间 减速买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 箱 ，中间减速箱 将 汽油机输出动力改变方向并减速后传 递给旋转中耕机的刀轴，并降速到刀轴所需的转速。 旋耕机工作时，刀片等速直线运动。刀片在切土过程中，先切下圡垡，抛向并撞击罩壳与平土拖板细碎后再落回地表上。机组不断前进，刀片就连续不断地对为耕地进细碎。 旋转中耕机的主要工作部件 刀轴和刀片是旋耕机的主要工作部件，刀轴主要用于传递动力和安装刀片。常见的刀片有弯形、凿形和直角刀片。弯形刀片（分左弯和右弯）有滑切作用，不易缠草，具有松碎土壤和翻土覆盖能力，但功率消耗较大，国内生产的旋耕机大多配有弯 形刀片。凿形刀片入土和松土能力较强，功率消耗小，但易缠草，适用于土质较硬或杂草较少的旱地耕作。直角刀片的性能同弯刀相近，国内生产和使用的较少。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 3 旋转中耕机运动分析 旋耕刀运动方程 旋耕机工作时旋耕到一面旋转，一面随旋耕机前进，因此刀片的绝对运动是刀轴旋转和旋耕机前进两种运动的合成，其运动轨迹是摆线。以卧式正旋转耕机为例，摄刀轴旋转中心为坐标系原点， 开始时刀片端点位于前方水平位置与 旋耕刀端点运动方程为 c o s t t 式中 R 旋耕刀端点旋转半径； 刀耕旋转角速度； 旋耕机前进速度； t 时间。 刀片端点在 / c o d r d t R t 刀片绝对速度 为 2 2 2 2 2 2 s i nx y m t 其中，是旋转耕刀片端点的圆周线速度，令， /p m ， 称为旋耕速度比， 的大小对旋耕刀运动轨迹及旋耕机工作状况有重要影响。 因 / 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 故 s i n ( 1 s i n )x m mR t t 如 1，即 ，则不论旋耕刀运动到什么位置，均有 0x ，即刀片端点的水平分速度始终与旋耕机前进方向相同，起运动轨迹是短摆线，这时旋耕刀不能向后切土，而出现刀片端点向前推土的现象，使旋耕机不能正常工作。 如果 1 ,则当旋耕刀转动到一定位置时，就 出现 0x ,的情况， 即刀片端点绝对运动的水平分速度与旋耕机前进方向相反，其运动轨迹为余摆线，旋耕刀能够向后切削土壤。只要刀片在开始切土时 0x ，整个切土过程刀刃上切土部分各点的运动轨迹都是余摆线，即其圆周速度p应大于旋耕机前进速度m。 耕作深度 设旋耕机旋深为 H,由 农业机械学 图 22知 s i H R t 则 s i n ( ) /t R H R 代入式（ 2得 s i n ( ) t R H 要使 0，必须 ()m 即 / 或 (1 1 / ) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 4 中耕机 总体 设计 旋转中耕机的总体设计包括类型的选择、中耕机耕幅的确定 、 前进速度、刀轴转速等内容。 类型与动力机的选择 卧式正转中耕机具有良好的碎土、覆 盖绿肥 功能和水田适应性 耕后地表平整，消耗功率较小，所以使用较为普遍，此旋转中耕机也采用这种类型。旋转中耕机选择 4马力汽油机作为 本机的动力。该机体积小、 质量轻 、 操作灵活、机动性强、工作可靠性高。 耕幅 耕幅与拖拉机的功率有关，并影响中耕机与拖拉机的配置方式。行间中耕机的工作幅宽，一般采用 时中耕的行数为 4、 6、 8 或 12 行。行间中耕机也可根据播种时的作用方法，采用联接器进行多台联接作业。中耕作物的行距是根据各种作物的农业技术要求确定的因此行间中耕 机的行距调节范围应能适应所进行中耕的作物要求。根据 果园植物要求， 设计机组工作四行，则初步选取工作幅宽 B =60 图 2 汽油机参数 前进速度与刀轴转速 由于各种作业机械只能以一定范围的速度工作，才能获得较好的作业质量，所以机组的作业速度受农业技术要求和作业机械适宜 速度范围等条件的限制。据买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 有关资料的推荐 此中耕机的机组前进速度范围为 3 4 /h，但在实际工作过程中，由于耕深较浅等因素，速度可适当提高。在机组前进速度不变的情况下，中耕机所需功率随刀轴转速的增加而增加，较理想的配合是低刀轴转速和较 高的前进速度，虽然功耗要增加些，但因生产率提高了，仍可降低单位面积的能耗。近年来，刀轴转速降低的趋势尤为明显。为了提高生产率及地区适应性，减少能耗，此中耕机刀轴转速选择在 180 300r/间。 速度比 对旋耕机的工作性能有重要影响， 的选择既要保证旋耕机正常工作即满足农业生产深耕要求，还要综合考虑旋耕机结构、功率消耗即生产率等其他因素。常用的速度比为 4 10。 设在刀轴同一平面内均匀安装 相邻两刀相继切土的时间间隔为 ，因此土节距 2 2 式 表明 ;改变同一平面内旋耕刀的安装数、旋耕机前进速度或刀轴旋转速度都可以改变切土节距。但同一平面内的刀片数不宜太多，否则刀片夹角过小，工作时易发生土壤堵塞现象。 切土节距对旋耕机的碎土过程有较大影响，在一般情况下，切土节距越大，切下的图块厚度越大，碎土程度越低，通常在旱耕熟地时，由于土壤容易破碎，切土节距可以大一些，而耕黏重土壤和多草地时，土垈不容易破碎，切土节距应小一些。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 5 传动系统 设计 中间 减速 箱的作用是将 汽油机输出动力改变方向并减速后传 递给旋转中耕机的刀轴，并降速到刀轴所需的转速。为了与动 力输出轴转速不同的 汽油机 配套，可换用 传动比不同的 圆弧 圆柱 蜗轮蜗杆。 4 马力汽油机最大转速为 3600r/园中耕机的转速为 600r/ 图 3 传动机构 使用条件分析 输入功率：1 3p 主动轮转速：1 2 5 9 0 /n r m 轴转速：2 7 0 /n r 动比：12/ 3 7i n n转矩：6611139 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 1 0 6 1 . 725 90 m 圆周速度：估计 4/v m s 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 选择蜗杆、涡轮的材料和热处理方式 属中速、中载，重要性和可靠性一般的传动。传动无特殊要求，为了便于制造，具体选用： 蜗杆： 45号钢，表面淬火，硬度为 45 55轮： 铸锡青铜 10 1 ，砂模铸造。 图 4 蜗轮蜗杆 确定传动参数 因为是 闭式 传动，2 80z ，故只需校核涡轮的齿面接触疲劳强度。 确定作用在蜗 轮上的转矩2z，故去效率 = 662223 0 . 89 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 3 2 7 4 2 8 . 5 m 0 m m N 确定使用系数 查表机械设计 3 。 确定材料系数 青铜 涡轮与钢蜗杆配对时， 160 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 确定接触系数 z 根据 查图 得 ， 。 确定许用接触应力 查表机械设计 4200 P a，于是得 826 0 6 0 3 0 0 1 2 0 0 0 2 . 1 6 1 0hN n t 78 810 0 . 6 8 12 . 1 6 1 0 2 0 0 0 . 6 8 1 1 3 6 . 2H P H P P a M P a 计算中心距 223321 6 0 2 . 97 6 4 0 0 1 . 1 ( ) 9 9 . 1 7 21 3 6 . 2 K m m 取 100a , 2m 蜗杆分度圆直径1 44d 44 0 100 查得接触系数 因为 ，因此以上计 ， 算结果可用。 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 蜗杆 蜗杆头数1 1z买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 蜗杆分度圆直径1 44d 心距 100a 公称传动比 实际传动比 37轴向齿距 3 . 1 4 2 6 . 2 8xP m m m 蜗 杆 齿顶圆直径1 1 1 12 2 4 4 2 1 2 4 8d h d h m m m 齿根圆直径1 1 12 4 4 2 (1 0 . 2 ) 4 3 4 . 4d h m m 分度圆导程角1 1a r c t a r c t 6 . 3 49 蜗杆轴向齿厚1 0 . 5 0 . 5 2 3 . 1 4x m 蜗轮 涡轮齿数2 37z 变位系数2 蜗轮分度圆直径22 2 3 7 8 4d m z m m 蜗轮齿根圆直径2 2 22 8 4 1 . 2 8 8 2 . 7 2d h m m 选择轴的材料 选择轴的材料 45 号钢，经调制处理，其机械性能由机械设计表 6得： 650b M ， 360s M ，1 300M ，1 155M ；查表机械设计 6 1 60b M 。 初步计算轴径 选 C=110，331 m i n 31 1 0 1 0 . 3 53600 m m m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 考虑到轴端装联轴器需开键槽，将其轴径增 4% 5%，故取轴的直径为 11 轴的结构设计 按工作要求，轴上所支承的零件主要有离合器、轴套、键、轴端联轴器以及滚动轴承。根据轴上零件的定位、加工要求以及不同的零件装配方案，参考轴的结构设计的基本要求，可确定轴的各段尺寸，可以得出轴的结构。 轴上零件的定位 实心轴与大带轮的连接采用平键连接，根据 机械设计手册 表 5 键槽用键槽铣刀 加工。 键分别选平键 键一： 4 6 22 （ 键二： 4 4 16 （ 平键的校核 根据 4p T M P T 转矩， N ； d 轴的直径， h 键的高度， l 键的工作长度， 由机械设计手册表 3 0 4 5P M P a 。 键一： 4 8 22 4 1 . 0 3 P a M P 符合要求。 键二： 4 6 16 4 1 . 0 8 P a M P 符合要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 6 自动接合式 离合器 离合器的功能 离合器是一种在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的装置。它的主要功能是：用来操纵机构传动系统的断续，以便进行变速及换向等。 图 5 自动接合式 离合器 离心式离合 器 离心式离合器式通过转速的变化利用离心力的作用来控制接合和分离的一种离合器。离心式离合器有自动接合和自动分离式两种。本机采用自动接合式，当主动轴达到一定的转速时，能自动接合。 自动接合式离合器构成 它主要由与主动轴相联的轴套，与从动轴相联的外轮毂，瓦块、弹簧和螺母组成。瓦块的一端铰接在轴套上，一端通过弹簧力拉向轮心，安装时使轴瓦与外轮毂保持适当间隙。 7 旋耕刀轴总成 刀轴总成 旋耕刀轴总成是旋转中耕机的主要工作部件，它主要由旋耕刀片、旋耕刀座和旋耕刀轴组成。弯刀在刀轴上的排列是影响 耕作质量及功率消耗的重要因素之一，其排列型式有多头螺旋线、人字形等多种，在排刀时要求刀轴每转过 45 度买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 有一把弯刀入土，使扭矩较为均衡，减少扭矩波动幅度，并尽量使左、弯刀 图 1 旋耕刀 交替入土，减小弯刀对旋耕机重心的扭矩，以保持旋耕机工作时的直线性，同时减小对刀轴轴承的侧压力。此旋转中耕机中弯刀在刀轴上按双头螺旋线排列。旋耕刀辊半径的选择，应保证在最大耕深时旋转中心到地表有足够的距离。在相反的情况下，产生旋耕机刀轴和传动部件缠草。为了保证刀刃所需的圆周速度，当半径较小时必须有更高的转速，这样会发生工作部件、轴 、轴承和传动件磨损量增大。半径过大，则机器过于笨重。取弯刀回转半径为 17 22 。 图 6 旋耕刀三维图 旋耕刀的排列 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 旋耕刀片的排列方式和旋耕质量影响很大，旋耕刀片的排列方式和秸秆粉碎灭茬刀片的排列方式相似。有单螺旋线、双螺旋线、星形、对称排列等几种。不管哪种排列均应满足： 向受力平衡； 、双螺旋线排列的共同弊病是在工作过程中，土壤或秸秆侧向移动现象严重。国产旋耕机配用弯形刀片时刀片的排列采用了不等间距排列方式，左弯或右弯刀片尽可能交错入土， 使轴两端轴承所承受的侧向压力较为平衡，耕后地表平整。 图 7 旋耕刀轴总成 8 消除传动箱下部漏耕的机构 消除传动箱下部漏耕机构是针对中间传动方式的机构而言。解决中间漏耕， 可以有两种方式， 一种是在传动箱下部 (或前、 后部 )安装各种类型的松土部件。这种方式结构简单，在土壤松软、杂草少的情况下可以满足农艺要求，反之会出现缠草、不易入土、耕后地表不平等现象。另一种方式是设计自动消除漏耕的机构。这种方式结构虽然复杂些，但作业质量较好、适应性广。目前用的较多的是第一种方式。自动消除传动箱下部漏耕的机构可以分为两 大类。即斜刀盘式和活动刀齿式，前者是通